DE102017113451A1 - Method and device for controlling the reduction agent injection into an exhaust gas inlet of an internal combustion engine - Google Patents

Method and device for controlling the reduction agent injection into an exhaust gas inlet of an internal combustion engine Download PDF

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Abstract

Ein Abgasnachbehandlungssystem einschließlich einer selektiven katalytischen Reduktionsvorrichtung (SCR), einem NOx-Sensor und einem Reduktionsmittel-Einspritzsystem ist beschrieben. Ein Verfahren zum Steuern des Reduktionsmittel-Einspritzsystems zum Einspritzen von Reduktionsmittel in den Abgaszulauf stromaufwärts relativ zum SCR beinhaltet das Überwachen des Motorbetriebs und das Bestimmen einer anfänglichen Reduktionsmitteldosierungsrate, die auf den Motorbetrieb anspricht. Eine Dosierungsstörung wird in der Reduktionsmitteldosierungsrate induziert. Der Abgaszulauf wird über den NOx-Sensor überwacht und ein Reduktionsmitteldosierkorrekturterm wird auf der Grundlage der Überwachung ermittelt. Eine endgültige Dosierungsrate zur Steuerung des Reduktionsmittel-Einspritzsystems wird auf der Grundlage der anfänglichen Reduktionsmitteldosierungsrate, der Dosierungsstörung und des Reduktionsmittel-Dosierungskorrekturterms bestimmt An exhaust aftertreatment system including a selective catalytic reduction device (SCR), a NOx sensor and a reductant injection system is described. One method of controlling the reductant injection system to inject reductant into the upstream exhaust relative to the SCR includes monitoring engine operation and determining an initial reductant dosing rate responsive to engine operation. A dosing disorder is induced in the reducing agent dosage rate. The exhaust gas feed is monitored via the NOx sensor and a reductant dosing correction term is determined based on the monitoring. A final dosage rate for controlling the reductant injection system is determined based on the initial reductant dosing rate, the dosing error, and the reductant dosing correction term

Figure DE102017113451A1_0001
Figure DE102017113451A1_0001

Description

TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL AREA

Diese Offenbarung betrifft Verbrennungsmotoren in fluidisierter Verbindung mit Abgasnachbehandlungssystemen sowie Verfahren zu deren Steuerung. This disclosure relates to internal combustion engines in fluidized association with exhaust aftertreatment systems and to methods of controlling same.

HINTERGRUND BACKGROUND

Verbrennungsmotoren sind fluidisiert mit Abgasnachbehandlungssystemen verbunden, welche die als Verbrennungs-Abfallprodukte erzeugten Abgase reinigen. Die Abgasnachbehandlungssysteme können Oxidationskatalysatoren, Reduktionskatalysatoren, selektive katalytische Reduktionskatalysatoren und Partikelfilter beinhalten. Verbrennungs-Abfallprodukte können unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid, Stickoxide, die als NOx-Moleküle bezeichnet werden können sowie Aerosole beinhalten. Der Betrieb kann durch eine oder mehrere Erfassungsvorrichtungen überwacht werden, die in dem Abgaszulauf angeordnet sind, einschließlich z. B. eines NOx-Sensors. Der Betrieb kann auch unter Verwendung von Simulationsmodellen bestimmt werden, die während des Betriebs dynamisch ausgeführt werden. Internal combustion engines are fluidly connected to exhaust aftertreatment systems which clean the exhaust gases generated as combustion waste products. The exhaust aftertreatment systems may include oxidation catalysts, reduction catalysts, selective catalytic reduction catalysts, and particulate filters. Combustion waste products may include unburned hydrocarbons, carbon monoxide, nitrogen oxides, which may be referred to as NOx molecules, and aerosols. Operation may be monitored by one or more sensing devices located in the exhaust gas inlet, including, for example B. a NOx sensor. Operation may also be determined using simulation models that are dynamically executed during operation.

Selektive katalytische Reduktionskatalysatoren (SCRs) können Reduktionsmittel zum Reduzieren von NOx-Molekülen zu elementarem Stickstoff verwenden. Ein bekanntes Reduktionsmittel ist Harnstoff, der in einem Abgassystem in Ammoniak (NH3) umgewandelt werden kann. Das Reduktionsmittel kann in den Abgaszulauf stromaufwärts von einem oder mehreren selektiven katalytischen Reduktionskatalysatoren eingespritzt werden und kann auf einer Oberfläche gelagert oder anderweitig für die Verwendung bei der Reduktion von NOx-Molekülen gegenüber elementarem Stickstoff und Wasser eingefangen werden. Selective catalytic reduction catalysts (SCRs) may use reducing agents to reduce NOx molecules to elemental nitrogen. A known reducing agent is urea, which can be converted into ammonia (NH3) in an exhaust system. The reductant may be injected into the exhaust feedstream upstream from one or more selective catalytic reduction catalysts and may be stored on a surface or otherwise captured for use in the reduction of NOx molecules to elemental nitrogen and water.

Der Signalausgang von einem nachgeschalteten NOx-Sensor kann eine Querempfindlichkeit zwischen NOx-Molekülen und NH3-Molekülen aufweisen, wenn es angeordnet ist, um einen Abgaszulauf stromabwärts eines SCR zu überwachen. Als solches können bekannte Reduktionsmittel-Einspritzsteuersysteme, die in einem Steuerungsschema zur Steuerung der Reduktionsmitteleinspritzung arbeiten, abhängig von der Größe des NH3, das aus dem SCR austritt, in einer Unterdosierung oder einer Überdosierungsbedingung arbeiten. Ein Reduktionsmittel-Steuerungssystem mit offener Schleife kann zu einer verminderten Leistung eines SCR führen, der empfindlich auf Hardwarevariation ist und unter bestimmten Betriebsbedingungen zu einer falsch-positiven Ausgabe aus einer Diagnoseüberwachungsroutine für einen SCR führen kann. The signal output from a downstream NOx sensor may have cross-sensitivity between NOx molecules and NH3 molecules when it is arranged to monitor an exhaust gas feed downstream of an SCR. As such, known reductant injection control systems operating in a reductant injection control scheme may operate in an underdosage or an overdose condition, depending on the size of the NH3 exiting the SCR. An open loop reductant control system may result in reduced performance of an SCR that is sensitive to hardware variation and, under certain operating conditions, may result in false-positive output from a diagnostic monitoring routine for an SCR.

ZUSAMMENFASSUNG SUMMARY

Es ist ein Verbrennungsmotor in fluidischer Verbindung mit einem Abgasnachbehandlungssystem beschrieben. Das Abgasnachbehandlungssystem beinhaltet eine selektive katalytische Reduktionsvorrichtung (SCR) einen NOx-Sensor, der angeordnet ist, um den Abgaszulauf stromabwärts bezüglich des SCR zu überwachen, und ein Einspritzsystem, das angeordnet ist, um ein Reduktionsmittel in den Abgaszulauf stromaufwärts relativ zum SCR einzuspritzen. Ein Verfahren zum Steuern des Reduktionsmittel-Einspritzsystems zum Einspritzen von Reduktionsmittel in den Abgaszulauf stromaufwärts relativ zum SCR beinhaltet das Überwachen des Motorbetriebs und das Bestimmen einer anfänglichen Reduktionsmitteldosierungsrate, die auf den Motorbetrieb anspricht. Eine Dosierungsstörung wird in der Reduktionsmitteldosierungsrate induziert. Der Abgaszulauf wird über den NOx-Sensor überwacht und ein Reduktionsmitteldosierkorrekturterm wird auf der Grundlage der Überwachung ermittelt. Eine endgültige Dosierungsrate zur Steuerung des Reduktionsmittel-Einspritzsystems wird auf der Grundlage der anfänglichen Reduktionsmitteldosierungsrate, der Dosierungsstörung und des Reduktionsmitteldosierungskorrekturterms bestimmt. There is described an internal combustion engine in fluid communication with an exhaust aftertreatment system. The exhaust aftertreatment system includes a selective catalytic reduction device (SCR), a NOx sensor arranged to monitor the exhaust gas feedstream downstream of the SCR, and an injection system arranged to inject a reductant into the exhaust gas feed upstream relative to the SCR. One method of controlling the reductant injection system to inject reductant into the upstream exhaust relative to the SCR includes monitoring engine operation and determining an initial reductant dosing rate responsive to engine operation. A dosing disorder is induced in the reducing agent dosage rate. The exhaust gas feed is monitored via the NOx sensor and a reductant dosing correction term is determined based on the monitoring. A final dosage rate for controlling the reductant injection system is determined based on the initial reductant dosing rate, the dosing error, and the reductant dosing correction term.

Die genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren, gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von einigen der besten Ausführungsformen und anderen Arten zur Ausführung der vorliegenden Lehren unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich hervor. The foregoing features and advantages as well as other features and advantages of the present teachings will become more apparent from the following detailed description of some of the best modes and other modes for carrying out the present teachings with reference to the accompanying drawings.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Im Folgenden werden exemplarisch eine oder mehrere Ausführungen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen: One or more embodiments will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:

1 veranschaulicht schematisch einen Verbrennungsmotor in fluidischer Verbindung mit einem Abgasnachbehandlungssystem, einschließlich eines Oxidationskatalysators, der stromaufwärts gegenüber einer selektiven katalytischen Reduktionsvorrichtung (SCR) und einem Partikelfilter gemäß der Offenbarung angeordnet ist; 1 schematically illustrates an internal combustion engine in fluid communication with an exhaust aftertreatment system, including an oxidation catalyst disposed upstream of a selective catalytic reduction device (SCR) and a particulate filter according to the disclosure;

2 veranschaulicht schematisch eine Reduktionsmitteleinspritzungssteuerroutine mit geschlossener Schleife das eingesetzt werden kann, stromaufwärts eines SCR, der ein Element eines Abgasnachbehandlungssystems ist, zu steuern, das unter Bezugnahme 1 beschrieben ist, um Abgase, die als ein Nebenprodukt der Verbrennung in einem Verbrennungsmotor erzeugt werden, gemäß der Offenbarung zu reinigen; und 2 FIG. 12 schematically illustrates a closed loop reductant injection control routine that may be employed to control upstream of an SCR that is an element of an exhaust aftertreatment system, with reference to FIG 1 to purify exhaust gases generated as a by-product of combustion in an internal combustion engine according to the disclosure; and

3 zeigt grafisch einen Signalausgang, der von einem exemplarischen NOx-Sensor ausgegeben wird, z.B. das NOx-Sensorsignal, das von einer Ausführungsform des zweiten Abgassensors ausgegeben wird, worin der Signalausgang gemäß der Offenbarung eine Querempfindlichkeit zwischen NOx und NH3 anzeigt. 3 FIG. 16 graphically illustrates a signal output output from an exemplary NOx sensor, eg, the NOx sensor signal output from an embodiment of the second exhaust gas sensor, wherein the signal output in accordance with the disclosure indicates cross-sensitivity between NOx and NH3.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DETAILED DESCRIPTION

Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, worin die Darstellungen nur zur Veranschaulichung bestimmter exemplarischer Ausführungsformen dienen, nicht jedoch zur Einschränkung derselben, wobei 1 schematisch einen exemplarischen Verbrennungsmotor (Motor) 100 veranschaulicht, der mit einem Abgasnachbehandlungssystem 50 fluidmäßig gekoppelt ist, das gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung angeordnet ist. Der Motor 100 ist ein mehrzylindriger Verbrennungsmotor, der ein Gemisch aus direkt eingespritztem Kraftstoff mit Ansaugluft verbrennt und Abgas zurückführt, um mechanische Leistung zu erzeugen. Der Motor 100 ist, wie gezeigt, als Selbstzündermotor ausgeführt, die hierin beschriebenen Konzepte können allerdings auch bei anderen Motor-Konfigurationen eingesetzt werden, die Ausführungsformen des hierin beschriebenen Abgasnachbehandlungssystems 50 verwenden. Der Motor 100 kann bei Bodenfahrzeugen eingesetzt werden, wie bei PKW, LKW, landwirtschaftlichen Fahrzeugen oder Baufahrzeugen, bei marinen-Fahrzeugen, aber auch bei Seefahrzeugen oder in stationären Anwendungen, z. B. angeschlossen an einen Stromgenerator. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „stromaufwärts“ und ähnliche Begriffe auf Elemente, die auf eine Entstehung eines Strömungsflusses relativ zu einer angegebenen Position hindeuten und der Begriff „stromabwärts“ und ähnliche Begriffe beziehen sich auf Elemente, die von einer Entstehung eines Strömungsflusses relativ zu einer angegebenen Position entfernt sind. Reference is now made to the drawings, in which the drawings are only illustrative of certain exemplary embodiments, but are not intended to be limiting thereof 1 schematically an exemplary internal combustion engine (engine) 100 illustrated with an exhaust aftertreatment system 50 fluidly coupled, which is arranged according to an embodiment of this disclosure. The motor 100 is a multi-cylinder internal combustion engine that burns a mixture of directly injected fuel with intake air and recirculates exhaust to produce mechanical power. The motor 100 is implemented as a compression ignition engine, as shown, but the concepts described herein may be applied to other engine configurations that include embodiments of the exhaust aftertreatment system described herein 50 use. The motor 100 Can be used in ground vehicles, such as cars, trucks, agricultural vehicles or construction vehicles, marine vehicles, but also in marine vehicles or in stationary applications, such. B. connected to a power generator. As used herein, the term "upstream" and similar terms refers to elements that are indicative of flow flow relative to a specified location, and the term "downstream" and related terms refer to elements that are relative to generation of flow flow are removed to a specified position.

Der Motor 100 beinhaltet vorzugsweise einen Motorblock 7 mit mehreren Zylindern, einen Ansaugkrümmer 8 für die Kanalisierung der Ansaugluft in die Zylinder des Motors 100 und einen Abgaskrümmer 9 zum Transportieren des Abgases zur Kanalisierung durch das Abgas-Nachbehandlungssystem 50. Andere nicht dargestellte Motorbauteile und Systeme beinhalten Kolben, Kurbelwelle, Zylinderköpfe, Einlassventile, Auslassventile, Nockenwellen und sofern genutzt, variable Nockenwellenversteller. Der Motor 100 arbeitet vorzugsweise in einem Viertakt-Verbrennungszyklus von wiederholt ausgeführten Takten von Ansaugen-Kompression-Verbrennung-Abgas. Ein Turbolader mit variabler Geometrie (VGT) beinhaltet in einer Ausführungsform eine Turbine 28 in fluidischer Verbindung mit dem Abgaskrümmer 9 stromaufwärts relativ zum Abgasnachbehandlungssystem 50. Der Motor 100 beinhaltet eine Vielzahl von Direkteinspritzdüsen 47, die so angeordnet sind, dass der Kraftstoff direkt in die einzelnen Brennräume eingespritzt wird. Die Einspritzdüsen 47 können beliebige geeignete Direkteinspritz-Vorrichtungen sein, wie beispielsweise in einer Ausführungsform über Magnetventile betätigte Vorrichtungen. Kraftstoff wird über eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe 41, eine Kraftstofffilter-Baugruppe 42, eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe 43, ein Kraftstoff-Dosierventil 44, ein Kraftstoff-Verteilerrohr 45 und ein Druckregelventil 46 aus einem Kraftstofftank an die Einspritzdüsen 47 geliefert. Jeder der Motorzylinder beinhaltet vorzugsweise eine Glühkerze 25. Der Motor 100 beinhaltet ein Luftansaugsystem, das einen Ansaugluftfilter 48, einen Luftmassensensor 49, einen Kompressor 10 des VGT, einen Ladeluftkühler 11, ein Drosselventil 13, einen Sensor 12 zur Überwachung des Ladedrucks und der Einlasslufttemperatur sowie andere Messvorrichtungen beinhaltet, die nützlich sein können. Der Motor 100 beinhaltet eine Abgasrückführung (EGR), die die Abgase flüssig vom Abgaskrümmer 9 zum Ansaugkrümmer 8 transportiert. In einer Ausführungsform kann das AGR-System ein AGR-Ventil 14, einen AGR-Kühler 17 mit einem Bypassventil 15, einen AGR-Auslasstemperatursensor 18, einen AGR-Kühler-Einlasstemperatursensor 31 und einen Vakuumschalter 16 beinhalten. Der Ansaugkrümmer 8 kann auch mehrere Drallventile 19 zum Mischen der Ansaugluft mit den rückgeführten Abgasen beinhalten. Andere Motorüberwachungssensoren können einen Kurbelwellenstellungs-Sensor 20, einen Nockenwellenstellungs-Sensor 21, einen Kühlmitteltemperatur-Sensor 22, einen Ölpegelschalter 23 und einen Öldruckschalter 24 beinhalten, unter anderem. Eine oder mehrere Motorüberwachungssensoren können durch ein geeignetes ausführbares Modell ersetzt werden. The motor 100 preferably includes an engine block 7 with several cylinders, an intake manifold 8th for channeling the intake air into the cylinders of the engine 100 and an exhaust manifold 9 for transporting the exhaust gas for channeling through the exhaust aftertreatment system 50 , Other engine components and systems, not shown, include pistons, crankshaft, cylinder heads, intake valves, exhaust valves, camshafts and, if used, variable camshaft phasers. The motor 100 preferably operates in a four-stroke combustion cycle of repetitively executed cycles of intake-compression-combustion-exhaust. A variable geometry turbocharger (VGT) includes a turbine in one embodiment 28 in fluid communication with the exhaust manifold 9 upstream relative to the exhaust aftertreatment system 50 , The motor 100 includes a variety of direct fuel injectors 47 , which are arranged so that the fuel is injected directly into the individual combustion chambers. The injectors 47 may be any suitable direct injection devices, such as solenoid operated devices in one embodiment. Fuel is delivered via a low-pressure fuel pump 41 , a fuel filter assembly 42 , a high-pressure fuel pump 43 , a fuel metering valve 44 , a fuel rail 45 and a pressure control valve 46 from a fuel tank to the injectors 47 delivered. Each of the engine cylinders preferably includes a glow plug 25 , The motor 100 includes an air intake system that has an intake air filter 48 , an air mass sensor 49 , a compressor 10 of the VGT, a charge air cooler 11 , a throttle valve 13 , a sensor 12 for monitoring boost pressure and intake air temperature as well as other measuring devices that may be useful. The motor 100 includes an exhaust gas recirculation (EGR) that keeps the exhaust gases flowing from the exhaust manifold 9 to the intake manifold 8th transported. In one embodiment, the EGR system may be an EGR valve 14 , an EGR cooler 17 with a bypass valve 15 , an EGR outlet temperature sensor 18 , an EGR cooler inlet temperature sensor 31 and a vacuum switch 16 include. The intake manifold 8th can also have several swirl valves 19 for mixing the intake air with the recirculated exhaust gases. Other engine monitoring sensors may include a crankshaft position sensor 20 , a camshaft position sensor 21 , a coolant temperature sensor 22 , an oil level switch 23 and an oil pressure switch 24 include, among others. One or more engine monitoring sensors may be replaced by a suitable executable model.

Eine Motorsteuerung 26 überwacht verschiedene Sensoren und führt Steuerroutinen, um verschiedene Stellglieder anzuweisen, um den Betrieb des Motors 100 als Reaktion auf die Anwenderbefehle zu steuern. Anwenderbefehle können aus verschiedenen Anwendereingabegeräten hervorgehen, z. B. einer Pedalbaugruppe 27, die zum Beispiel ein Gaspedal und ein Bremspedal beinhaltet. Andere Sensoren im Zusammenhang mit dem Betrieb des Motors können nur exemplarisch unter anderem ein Luftdrucksensor (nicht gezeigt), ein Umgebungsluft-Temperatursensor (nicht gezeigt), ein VGT-Positionssensor (nicht gezeigt), der Abgas-Temperatursensor 31, ein Ladelufteinlass-Temperatursensor 32 und ein Ladeluftauslass-Temperatursensor 33 sein. A motor control 26 monitors various sensors and performs control routines to instruct various actuators to control the operation of the engine 100 in response to the user commands. User commands can come from different user input devices, eg. B. a pedal assembly 27 which includes, for example, an accelerator pedal and a brake pedal. Other sensors related to the operation of the engine may be exemplified, among others, an air pressure sensor (not shown), an ambient air temperature sensor (not shown), a VGT position sensor (not shown), the exhaust gas temperature sensor 31 , a charge air inlet temperature sensor 32 and a charge air outlet temperature sensor 33 be.

Das Abgasnachbehandlungssystem 50 kann eine Vielzahl von fluidisch verbundenen abgasreinigenden Vorrichtungen zur Reinigung von Abgasen vor der Abgabe in die Umgebungsluft beinhalten. Eine abgasreinigende Vorrichtung kann eine beliebige Vorrichtung sein, die konfiguriert ist, um Bestandteile des Abgaszulaufs 51 zu oxidieren, reduzieren, filtern und/oder anderweitig zu behandeln, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid, Stickstoffoxide (NOx) und Feinstaub. In der gezeigten Ausführungsform sind die erste, zweite und dritte abgasreinigende Vorrichtung 53, 54 und 55 jeweils implementiert. Die ersten und zweiten abgasreinigenden Vorrichtungen 53, 54 können eng mit dem Abgaskrümmer 9 verbunden sein, d. h. in einem Motorraum angeordnet sein. Die dritte abgasreinigende Vorrichtung (Katalysator) 55 kann entfernt angeordnet sein, wie beispielsweise in der Unterbodenverkleidung beim Einsatz in einem Bodenfahrzeug. Die erste abgasreinigende Vorrichtung 53 kann in bestimmten Ausführungsformen ein Oxidationskatalysator zur Oxidation von Kohlenwasserstoffen und anderen Bestandteilen im Abgaszulauf sein und wird hier im Folgenden als ein Oxidationskatalysator 53 bezeichnet. Die zweite abgasreinigende Vorrichtung 54 kann ein selektiver katalytischer Reduktionskatalysator sein, der im Folgenden als SCR 54 bezeichnet wird. In einer Ausführungsform kann der SCR 54 auch einen Partikelfilter zum Filtern von Partikelmaterial aus dem Abgaszulauf beinhalten. Ein Reduktionsmittel-Liefersystem 60 einschließlich einer Reduktionsmitteleinspritzvorrichtung 62 mit Einspritzdüse, kann stromaufwärts dazu angeordnet sein, um kontrollierbar Reduktionsmittel in den Abgaszulauf zuzuführen, um die Reduktion von NOx zu erleichtern. Die dritte Katalysator 55 kann ein zweiter Oxidationskatalysator zum Oxidieren von NH3 sein, der durch den SCR 54 hindurchtreten kann. Einige Ausführungsformen können den dritten Katalysator 55 nicht verwenden. In einer Ausführungsform kann der erste SCR 54 eine auf Harnstoff basierende Vorrichtung sein und das eingespritzte Reduktionsmittel kann Harnstoff sein. Wie von Fachleuten auf dem Gebiet zu erkennen ist, kann Harnstoff zu Ammoniak (NH3) umgewandelt werden, das auf dem Substrat des SCR 54 gespeichert werden kann und zur Reduktion mit NOx-Molekülen reagieren kann, um elementaren Stickstoff (N2) und andere inerte Gase zu bilden. The exhaust aftertreatment system 50 may include a variety of fluidly connected exhaust gas purifying devices for purifying exhaust gases prior to discharge into the ambient air. An exhaust gas purifying device may be any one Be device that is configured to components of the exhaust gas inlet 51 to oxidise, reduce, filter and / or otherwise treat, including, but not limited to, hydrocarbons, carbon monoxide, nitrogen oxides (NOx) and particulate matter. In the illustrated embodiment, the first, second and third exhaust gas purifying devices 53 . 54 and 55 respectively implemented. The first and second exhaust gas purification devices 53 . 54 Can work closely with the exhaust manifold 9 be connected, ie be arranged in an engine compartment. The third exhaust gas purifying device (catalyst) 55 may be remotely located, such as in the underbody paneling when used in a ground vehicle. The first exhaust gas cleaning device 53 For example, in certain embodiments, it may be an oxidation catalyst for the oxidation of hydrocarbons and other constituents in the exhaust gas feed, and is hereinafter referred to as an oxidation catalyst 53 designated. The second exhaust gas cleaning device 54 may be a selective catalytic reduction catalyst hereinafter referred to as SCR 54 referred to as. In one embodiment, the SCR 54 also include a particulate filter for filtering particulate matter from the exhaust gas feed. A reductant delivery system 60 including a reductant injector 62 with injector may be arranged upstream to controllably introduce reductant into the exhaust gas feed to facilitate the reduction of NOx. The third catalyst 55 may be a second oxidation catalyst for oxidizing NH3 generated by the SCR 54 can pass through. Some embodiments may use the third catalyst 55 do not use. In an embodiment, the first SCR 54 may be a urea-based device and the injected reducing agent may be urea. As can be seen by those skilled in the art, urea can be converted to ammonia (NH3) on the substrate of the SCR 54 can be stored and reacted with NOx molecules for reduction to form elemental nitrogen (N2) and other inert gases.

Sowohl der Oxidationskatalysator 53, der SCR 54 als auch der dritte Katalysator 55 beinhalten ein keramisches oder metallisches Substrat mit Strömungskanälen, die mit geeigneten Materialien beschichtet sind, einschließlich unter anderem beispielsweise: Platingruppenmetalle wie Platin, Palladium und/oder Rhodium; andere Metalle wie Kupfer; Cer und anderen Materialien. Die beschichteten Materialien bewirken chemische Reaktionen, um Bestandteile des Abgaszulaufs unter bestimmten Bedingungen hinsichtlich Temperatur, Strömungsrate, Luft-/Kraftstoffverhältnis und anderen zu oxidieren, zu reduzieren, zu filtern oder anderweitig zu behandeln. Die dargestellte Ausführung beinhaltet die Elemente der Abgasnachbehandlungs-Systems 50 in einer Anordnung. In einer alternativen Ausführungsform können Partikelfilter und Oxydationskatalysator gemeinsam auf einem einzigen Substrat als Teil des Oxidationskatalysators 53 angeordnet und in einer einzigen mechanischen Baugruppe zusammengestellt werden. Im Rahmen dieser Offenbarung können auch andere Ausführungen der Bauteile des Abgasnachbehandlungssystems 50 eingesetzt werden, wobei derartige Anordnungen zusätzlich auch andere abgasreinigende Vorrichtungen beinhalten können bzw. keine anderen abgasreinigenden Vorrichtungen enthalten müssen, je nach den Anforderungen der entsprechenden Anwendung. Both the oxidation catalyst 53 , the SCR 54 as well as the third catalyst 55 include a ceramic or metallic substrate having flow channels coated with suitable materials, including but not limited to, for example, platinum group metals such as platinum, palladium, and / or rhodium; other metals such as copper; Cer and other materials. The coated materials effect chemical reactions to oxidize, reduce, filter, or otherwise treat constituents of the exhaust gas feed under certain conditions of temperature, flow rate, air / fuel ratio, and others. The illustrated embodiment includes the elements of the exhaust aftertreatment system 50 in an arrangement. In an alternative embodiment, the particulate filter and oxidation catalyst may act collectively on a single substrate as part of the oxidation catalyst 53 be arranged and assembled in a single mechanical assembly. In the context of this disclosure, other embodiments of the components of the exhaust aftertreatment system 50 In addition, such arrangements may additionally include other exhaust gas cleaning devices or must contain no other exhaust gas cleaning devices, depending on the requirements of the corresponding application.

Sensoren für die Überwachung der abgasreinigenden Vorrichtungen des Abgasnachbehandlungssystems 50 können jeweils einen ersten und einen zweiten Abgassensor 58, 61 einen oder mehrere Feinstaubsensoren 56 und einen Delta-Drucksensor 57 zur Überwachung des Druckabfalls im SCR 54, einen oder mehrere Temperatursensoren 59 und/oder andere geeignete Sensoren und Modelle für die Überwachung des Abgaszulaufs beinhalten. Der erste und der zweite Abgassensor 58, 61 sind vorzugsweise als NOx-Sensoren ausgebildet und können in einer Ausführungsform eine Weitbereichs-Lambda-Erfassungsfähigkeit beinhalten. Derartige Sensoren und Modelle können angeordnet sein, um Parameter, die sich auf den Abgaszulauf an bestimmten Stellen beziehen, zu überwachen oder anderweitig zu bestimmen. Als solches können die vorgenannten Sensoren und/oder Modelle vorteilhafterweise verwendet werden, um die Leistungsfähigkeit einzelner abgasreinigender Vorrichtungen zu überwachen, Parameter im Zusammenhang mit der Leistung der einzelnen abgasreinigenden Vorrichtungen zu überwachen, um die Leistung eines Untersatzes der abgasreinigenden Geräte zu überwachen oder um die Leistung des gesamten Abgasnachbehandlungssystems 50 zu überwachen. Der erste Abgassensor 58 ist vorzugsweise so angeordnet, dass er den Abgaszulauf stromaufwärts relativ, wie dargestellt, vor dem Oxidationskatalysator 53 überwacht. Alternativ oder zusätzlich dazu kann der erste Abgassensor 58 so angeordnet sein, um den Abgaszulauf stromabwärts des Oxidationskatalysators 53 (nicht dargestellt) zu überwachen. Die zweite Abgassensor 61 ist so angeordnet, um den Abgaszulauf stromabwärts bezüglich des SCR 54 zu überwachen. Der erste und der zweite Abgassensor 58, 61 können als eine planare Zirkonoxid-Doppelfeldvorrichtung mit einem Sensorelement und einem integrierten, elektrisch betriebenen Heizelement gefertigt sein. Sensors for monitoring the exhaust gas aftertreatment system's exhaust gas purification devices 50 can each have a first and a second exhaust gas sensor 58 . 61 one or more particulate matter sensors 56 and a delta pressure sensor 57 to monitor the pressure drop in the SCR 54 , one or more temperature sensors 59 and / or other suitable sensors and models for exhaust gas feed monitoring. The first and the second exhaust gas sensor 58 . 61 are preferably configured as NOx sensors and, in one embodiment, may include a wide-range lambda detection capability. Such sensors and models may be arranged to monitor or otherwise determine parameters relating to the exhaust gas feed at particular locations. As such, the aforementioned sensors and / or models can be advantageously used to monitor the performance of individual exhaust gas purifying devices, to monitor parameters related to the performance of the individual exhaust gas purifying devices, to monitor the performance of a subset of the exhaust gas purifying devices, or to monitor performance the entire exhaust aftertreatment system 50 to monitor. The first exhaust gas sensor 58 Preferably, it is arranged so as to position the exhaust gas upstream relative to the oxidation catalyst, as shown 53 supervised. Alternatively or additionally, the first exhaust gas sensor 58 be arranged to the exhaust gas inlet downstream of the oxidation catalyst 53 (not shown) to monitor. The second exhaust gas sensor 61 is arranged to the exhaust gas inlet downstream with respect to the SCR 54 to monitor. The first and the second exhaust gas sensor 58 . 61 may be fabricated as a planar zirconia dual field device with a sensor element and an integrated, electrically operated heating element.

Die Motorsteuerung beinhaltet vorzugsweise die Steuerung verschiedener Motorbetriebsparameter, einschließlich der Steuerung bevorzugter Motorsteuerzustände zur Minimierung verschiedener Abgasbestandteile durch chemische Reaktionsprozesse, zu diesen beispielsweise und ohne zu beschränken Oxidation, Reduktion, Filterung und selektive Reduktion gehören. Andere Motorsteuerzustände beinhalten die Steuerung der Betriebsparameter zum Warmlaufen des Motors 100 und zur Wärmeübertragung oder anderweitigen Erwärmung des ersten Oxidationskatalysators 53, des SCR 54 und des dritten Katalysators 55, um einen wirksamen Betrieb davon zu erzielen. The engine controller preferably includes the control of various engine operating parameters, including control of preferred engine control conditions to minimize various exhaust gas constituents through, for example, and without, chemical reaction processes restrict oxidation, reduction, filtering and selective reduction. Other engine control states involve the control of engine warm-up operating parameters 100 and for heat transfer or otherwise heating the first oxidation catalyst 53 , the SCR 54 and the third catalyst 55 in order to achieve effective operation thereof.

Die Begriffe Steuereinheit, Steuermodul, Modul, Steuerung, Steuergerät, Prozessor und Ähnliches beziehen sich auf eine oder mehrere Kombinationen anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreise (ASIC), elektronische(r) Schaltkreis(e), Zentraleinheit(en), z. B. Mikroprozessor(en) und deren zugeordneten nicht-transitorische Speicherkomponenten in Form von Arbeitsspeicher- und Datenspeichergeräten (Lesespeicher, programmierbarer Lesespeicher, Direktzugriffsspeicher, Festplattenspeicher usw.). Die nicht-transitorisch Speicherkomponente ist in der Lage, maschinenlesbare Befehle in der Form einer oder mehrerer Software- oder Firmware-Programme oder -Routine, kombinatorischen Logikschaltung(en), Eingabe-/Ausgabeschaltung(en) und -geräten, Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen und anderen Komponenten zu speichern, auf die durch einen oder mehrere Prozessoren zugegriffen werden kann, um eine beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Zu den Ein- und Ausgabegeräten und Schaltungen gehören Analog-/Digitalwandler und ähnliche Geräte, die Sensoreingaben mit einer vorgegebenen Abruffrequenz oder in Reaktion auf ein Auslöseereignis überwachen. Software, Firmware, Programme, Befehle, Steuerroutinen, Code, Algorithmen und ähnliche Begriffe beziehen sich auf sämtliche von einer Steuereinheit ausführbaren Befehlssätze, wie z. B. Kalibrierungen und Wertetabellen. Jede Steuereinheit führt für Steuerroutine(n) aus, um die gewünschten Funktionen, darunter auch die Überwachung der Eingaben von Sensorgeräten und anderen vernetzten Steuereinheiten, bereitzustellen, und führt zudem Steuer- und Diagnoseroutinen aus, um die Betätigung von Stellgliedern zu steuern. Die Routinen können in regelmäßigen Intervallen, wie z. B. während des laufenden Betriebs alle 100 Mikrosekunden, ausgeführt werden. Alternativ dazu können Routinen in Reaktion auf ein Auslöseereignis ausgeführt werden. Die Kommunikation zwischen den Steuereinheiten, sowie zwischen die Kommunikation zwischen den Steuereinheiten, Stellgliedern und/oder Sensoren kann über eine Punkt-zu-Punkt-Direktverkabelung, eine Netzwerkkommunikations-Busverbindung, eine drahtlose Verbindung oder eine andere geeignete Kommunikationsverbindung bewerkstelligt werden. Die Kommunikation beinhaltet den Austausch von Datensignalen auf eine beliebige geeignete Art, darunter auch z. B. elektrische Signale über ein leitfähiges Medium, elektromagnetische Signale durch die Luft, optische Signale über Lichtwellenleiter und dergleichen. Datensignale können diskrete, analoge oder digitalisierte analoge Signale beinhalten, die Eingaben von Sensoren und Stellgliedbefehle, sowie Kommunikationssignale zwischen Steuereinheiten darstellen. Der Begriff „Signal“ bezieht sich auf jede physisch wahrnehmbare Anzeige, die Informationen übermittelt und kann jede geeignete Wellenform (z. B. elektrische, optische, magnetische, mechanische oder elektromagnetische) umfassen, wie beispielsweise Gleichstrom, Wechselspannung, Sinuswellen, Dreieckswelle, Rechteckwelle, Vibration und dergleichen, die durch ein Medium laufen können. Der Begriff „Modell“ bezeichnet einen prozessorbasierten oder einen mittels des Prozessors ausführbaren Code und der zugehörigen Kalibrierung, die die physische Existenz einer Vorrichtung oder eines physischen Prozesses simuliert. Wie hierin verwendet, beschreibt der Begriff „dynamisch“ Schritte oder Verfahren, die in Echtzeit ausgeführt werden und das Überwachen oder sonstige Ermitteln von Parameterzuständen und das regelmäßige oder periodische Aktualisieren von Parameterzuständen beim Ausführen einer Routine oder zwischen Iterationen beim Ausführen der Routine enthalten können. The terms control unit, control module, module, controller, controller, processor and the like refer to one or more combinations of application specific integrated circuits (ASIC), electronic circuit (s), central processing unit (s), e.g. B. Microprocessor (s) and their associated non-transitory memory components in the form of memory and data storage devices (read-only memory, programmable read-only memory, random access memory, hard disk memory, etc.). The non-transitory memory component is capable of executing machine readable instructions in the form of one or more software or firmware programs or routines, combinatorial logic circuitry, input / output circuitry and devices, signal conditioning and buffer circuits, and store other components that may be accessed by one or more processors to provide described functionality. Input and output devices and circuits include analog-to-digital converters and similar devices that monitor sensor inputs at a predetermined fetch frequency or in response to a triggering event. Software, firmware, programs, commands, control routines, code, algorithms, and similar terms refer to all instruction sets executable by a controller, such as a computer. B. Calibrations and Tables. Each controller executes control routines to provide the desired functions, including monitoring the inputs of sensor devices and other networked controllers, as well as executing control and diagnostic routines to control actuation of actuators. The routines can be used at regular intervals, such as. B. during running operation every 100 microseconds to run. Alternatively, routines may be executed in response to a triggering event. The communication between the controllers, as well as between the communications between the controllers, actuators, and / or sensors, may be accomplished over a point-to-point direct cabling, network communication bus connection, wireless connection, or other suitable communication link. Communication involves exchanging data signals in any suitable manner, including, but not limited to, communications. As electrical signals via a conductive medium, electromagnetic signals through the air, optical signals via optical fibers and the like. Data signals may include discrete, analog or digitized analog signals representing inputs from sensors and actuator commands, as well as communication signals between controllers. The term "signal" refers to any physically perceptible display that transmits information and may include any suitable waveform (eg, electrical, optical, magnetic, mechanical, or electromagnetic), such as DC, AC, sine, triangular, square, Vibration and the like that can pass through a medium. The term "model" refers to a processor-based or processor-executable code and associated calibration that simulates the physical existence of a device or physical process. As used herein, the term "dynamic" describes steps or methods that may be performed in real time and may include monitoring or otherwise determining parameter states, and periodically or periodically updating parameter states when executing a routine or between iterations in executing the routine.

2 veranschaulicht schematisch eine Reduktionsmitteleinspritzungssteuerroutine mit geschlossener Schleife 200 das eingesetzt werden kann, stromaufwärts eines SCR, der ein Element eines Abgasnachbehandlungssystems ist, zu steuern, um Abgase, die als ein Nebenprodukt der Verbrennung in einem Verbrennungsmotor erzeugt werden. Eine derartige Ausführungsform eines Nachbehandlungssystems ist unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, einschließlich des SCR 54, der Reduktionsmitteleinspritzdüse 62, des Temperatursensors 59 und des NOx-Sensors 61. Die Reduktionsmitteleinspritzungssteuerroutine mit geschlossener Schleife 200 beinhaltet eine anfängliche Dosierroutine 201, eine Störungsroutine 220 und eine Rückkopplungsroutine 260, die zusammenwirken, um eine endgültige Reduktionsmitteldosierungsrate 225 zu bestimmen, die verwendet werden kann, um die Reduktionsmitteleinspritzung zu steuern und eine Ammoniaklagerung auf dem SCR 54 zu bewältigen. 2 schematically illustrates a closed loop reductant injection control routine 200 which may be employed to control upstream of an SCR, which is an element of an exhaust aftertreatment system, for exhaust gases generated as a by-product of combustion in an internal combustion engine. Such an embodiment of an aftertreatment system is described with reference to FIG 1 including the SCR 54 , the reducing agent injection nozzle 62 , the temperature sensor 59 and the NOx sensor 61 , The reductant injection control routine with closed loop 200 includes an initial dosing routine 201 , a fault routine 220 and a feedback routine 260 which cooperate to give a final reductant dosage rate 225 which can be used to control the reductant injection and ammonia storage on the SCR 54 to manage something.

Insgesamt beinhaltet die Reduktionsmitteleinspritzungssteuerroutine mit geschlossener Schleife 200 einen Motorbetrieb und andere Faktoren, um eine anfängliche Reduktionsmitteldosierungsrate 214 zu bestimmen, die auf den Motorbetrieb anspricht und eine zeitvariable Dosierungsstörung 222 in der anfänglichen Reduktionsmitteldosierungsrate 214 induziert. Während des Betriebs wird der Abgaszulauf stromabwärts bezüglich des SCR 54 über den zweiten Abgassensor 61 überwacht. Eine Reduktionsmittelüberdosierung und ein zugehöriger Ammoniakschlupf oder eine Reduktionsmittelunterdosierung und ein zugehöriger NOx-Durchbruch kann basierend auf der induzierten zeitvariablen Dosierungsstörung 222 in der Reduktionsmitteldosierungsrate, dem Motorbetrieb und dem Eingang des Abgassensors 61, der den Abgaszulauf stromabwärts bezüglich des SCR 54 überwacht, bestimmt werden. Eine Reduktionsmittelüberdosierung und ein zugehöriger Ammoniakschlupf können angegeben werden, wenn der Eingang vom zweiten Abgassensor 61 nicht mit einer geschätzten Größe des NOx-Durchbruchs, die von dem SCR 54 ausgegeben wird, korreliert. Eine Reduktionsmittelunterdosierung und ein zugehöriger NOx-Durchbruch können angegeben werden, wenn der Eingang vom zweiten Abgassensor 61 mit der geschätzten Größe des NOx-Durchbruchs, die von dem SCR 54 ausgegeben wird, korreliert. Overall, the closed loop reductant injection control routine includes 200 engine operation and other factors to an initial reductant dosing rate 214 which is responsive to engine operation and a time varying dosing error 222 at the initial reductant dosing rate 214 induced. During operation, the exhaust gas feed becomes downstream of the SCR 54 via the second exhaust gas sensor 61 supervised. A reductant overdose and associated ammonia slip or reductant underdose and associated NOx breakthrough may be based on the induced time variable dosage disorder 222 in the Reduktionsmitteldosierungsrate, the engine operation and the input of the exhaust gas sensor 61 , the exhaust feed downstream with respect to the SCR 54 monitored, determined. A reductant overdose and an associated ammonia slip may be indicated when the input from the second exhaust gas sensor 61 not with an estimated amount of NOx breakthrough coming from the SCR 54 is spent correlates. A reductant underdose and an associated NOx breakthrough may be indicated when the input from the second exhaust gas sensor 61 with the estimated amount of NOx breakthrough detected by the SCR 54 is spent correlates.

Ein Reduktionsmitteldosierungskorrekturterm 255 kann darauf basierend erzeugt werden. Eine endgültige Reduktionsmitteldosierrate 225 zum Steuern der Reduktionsmitteleinspritzdüse 62 des Reduktionsmitteleinspritzsystems 60 wird basierend auf der anfänglichen Reduktionsmitteldosierungsrate 214, der zeitvariablen Dosierungsstörung 222 und dem Vorhandensein des Reduktionsmittels im Abgaszulauf bestimmt. Die endgültige Reduktionsmitteldosierungsrate 225 kann verwendet werden, um die Reduktionsmitteleinspritzung zu steuern, um eine Ammoniakspeicherung auf dem SCR 54 zu bewältigen. A reductant dosing correction term 255 can be generated based on it. A final reductant dosing rate 225 for controlling the reducing agent injection nozzle 62 of the reducing agent injection system 60 is based on the initial reductant dosing rate 214 , the time-variable dosing disorder 222 and the presence of the reducing agent in the exhaust gas inlet determined. The final reductant dosing rate 225 can be used to control the reductant injection to provide ammonia storage on the SCR 54 to manage something.

Das anfängliche Dosierungsroutine 201 bestimmt die anfängliche Reduktionsmitteldosierungsrate 214 wie folgt. Eingänge zur Anfangsroutine 201 beinhalten vorzugsweise eine Vielzahl von erfassten oder geschätzten Motor- und Abgassystem-Betriebsparametern, die vorzugsweise die SCR-Temperatur 202, die Abgasmassendurchflussmenge 204 und andere Parameter 207 betreffen, die sich auf den Abgaszulauf 51 beziehen, wie beispielsweise ein Luft-/Kraftstoff-Verhältnis und Abgasbestandteile wie NO, NO2, O2 usw. Die Betriebsparameter können direkt überwacht oder auf der Grundlage von überwachten Betriebszuständen des Motors abgeleitet werden. Andere Parameter können eine Abgastemperatur und Raumgeschwindigkeit für den SCR 54 beinhalten, worin die Raumgeschwindigkeit anhand eines verdrängten Volumens (ml) des SCR 54 und einer volumetrischen Durchflussrate (l/s) des Abgases bestimmt wird. Fachleute auf dem Gebiet sind in der Lage, die Raumgeschwindigkeit für die Abgasnachbehandlungsvorrichtungen, wie den SCR 54 zu bestimmen, der unter Bezugnahme auf 1 beschrieben ist. The initial dosing routine 201 determines the initial reductant dosing rate 214 as follows. Inputs to the initial routine 201 preferably include a plurality of sensed or estimated engine and exhaust system operating parameters, preferably the SCR temperature 202 , the exhaust gas mass flow rate 204 and other parameters 207 concern, referring to the exhaust gas inlet 51 such as air / fuel ratio and exhaust components such as NO, NO 2, O 2, etc. The operating parameters may be directly monitored or derived based on monitored operating conditions of the engine. Other parameters may include exhaust temperature and space velocity for the SCR 54 wherein the space velocity is based on a displaced volume (ml) of the SCR 54 and a volumetric flow rate (l / s) of the exhaust gas. Those skilled in the art are capable of determining the space velocity for the exhaust aftertreatment devices, such as the SCR 54 to be determined by reference to 1 is described.

Die Anfangsdosierungsroutine 201 beinhaltet einen Modellabschnitt 210, um eine wirksame Menge an Ammoniak zu bestimmen, die, basierend auf den erfassten oder geschätzten Motor- und Abgassystembetriebsparametern und einer endgültigen Reduktionsmitteldosierungsrate 225, auf dem SCR 54 gespeichert ist, worin die endgültige Reduktionsmitteldosierungsrate 225 vorzugsweise die zeitvariable Dosierungsstörung 222 beinhaltet. Der Modellabschnitt 210 beinhaltet ein eindimensionales kinetisches Modell des SCR 54. Eindimensionale kinetische Modelle der SCRs sind den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt. Der Modellabschnitt 210 erzeugt Ausgänge, die eine geschätzte Menge an gespeichertem Ammoniak 211, eine geschätzte Ammoniakverbrauchsrate 213 und einen geschätzten Ammoniak- und NOx-Durchbruch 209 beinhalten, der vom SCR 54 basierend auf den erfassten oder geschätzten Motor- und Abgassystem-Betriebsparametern ausgegeben wird. The initial dosing routine 201 includes a model section 210 to determine an effective amount of ammonia, based on the detected or estimated engine and exhaust system operating parameters and a final reductant dosing rate 225 on the SCR 54 wherein the final reductant dosage rate 225 preferably the time-varying dosage disorder 222 includes. The model section 210 includes a one-dimensional kinetic model of the SCR 54 , One-dimensional kinetic models of SCRs are known to those skilled in the art. The model section 210 produces outputs that contain an estimated amount of stored ammonia 211 , an estimated ammonia consumption rate 213 and an estimated ammonia and NOx breakthrough 209 included by the SCR 54 based on the detected or estimated engine and exhaust system operating parameters.

Die SCR-Temperatur 202 und die Abgasmassendurchflussrate 204 werden auf ein SCR-Ammoniak-Speichermodell 205 angewendet, um einen Ammoniak-Speichersollwert 206 zu bestimmen, der dem SCR 54 zugeordnet ist. Das SCR-Ammoniak-Speichermodell 205 zeigt eine maximale Ammoniak-Speicherkapazität für den SCR 54 auf der Grundlage seiner Temperatur und seiner Raumgeschwindigkeit an, die zum Ammoniak-Speichersollwert 206 wird. Das Einspritzen von zusätzlichen Mengen an Ammoniak in den Abgaszulauf kann zum Durchbruch von Ammoniak führen, der als Ammoniakschlupf bezeichnet wird. Zustände der Temperaturen, Raumgeschwindigkeiten und anderer Betriebsparameter sind anwendungsspezifisch und können durch bekannte technische Praktiken während der Produktentwicklung bestimmt werden oder lassen sich anderweitig bestimmen. Der Ammoniakspeichersollwert 206 und die geschätzte Menge des gespeicherten Ammoniaks 211 werden arithmetisch subtrahiert und durch einen Verstärkungsfaktor 212 eingestellt, und das Ergebnis wird durch die geschätzte Ammoniakverbrauchsrate 213 arithmetisch reduziert, um die anfängliche Reduktionsmitteldosierungsrate 214 zu bestimmen. The SCR temperature 202 and the exhaust mass flow rate 204 be on an SCR ammonia storage model 205 applied to an ammonia storage setpoint 206 to determine who the SCR 54 assigned. The SCR ammonia storage model 205 shows a maximum ammonia storage capacity for the SCR 54 on the basis of its temperature and its space velocity, to the ammonia storage setpoint 206 becomes. Injecting additional amounts of ammonia into the exhaust gas feedstream may result in the breakthrough of ammonia, referred to as ammonia slip. States of temperatures, space velocities and other operating parameters are application specific and may be determined by known engineering practices during product development or otherwise determined. The ammonia storage setpoint 206 and the estimated amount of stored ammonia 211 are subtracted arithmetically and by a gain factor 212 adjusted, and the result is estimated by the ammonia consumption rate 213 arithmetically reduced to the initial reductant dosing rate 214 to determine.

Die Störungsroutine 220 erzeugt die zeitvariable Dosierstörung 222. Die zeitvariable Dosierungsstörung 222 kann ein Signal sein, das sinusförmig ist und eine Größe aufweist, die +/–10% einer maximalen Größe der Reduktionsmitteldosierung und einer Periode von 10+ Sekunden in einer Ausführungsform beträgt. Andere Störungsschemata mit unterschiedlichen Formen, Größenordnungen und Perioden können eingesetzt werden und fallen somit in den Umfang dieser Offenbarung. The fault routine 220 generates the time-varying dosing error 222 , The time-varying dosing disorder 222 may be a signal that is sinusoidal and has a magnitude that is +/- 10% of a maximum size of the reductant dosing and a period of 10+ seconds in one embodiment. Other perturbation schemes of different shapes, magnitudes, and periods may be employed, and thus fall within the scope of this disclosure.

Die Rückkopplungsroutine 260 beinhaltet eine Korrelationsroutine 240 und eine Steuerungsroutine 250 mit offener Schleife. Eingaben in die Rückkopplungsroutine 260 beinhalten die SCR-Temperatur 202, den geschätzten Ammoniak- und NOx-Durchbruch 209 und die geschätzte Menge an gespeichertem Ammoniak 211, die von der Anfangsdosierroutine 201 bereitgestellt werden, und ein Sensorsignal 235, das vom zweiten Abgassensor 61 ausgegeben wird. The feedback routine 260 includes a correlation routine 240 and a control routine 250 with open loop. Entries in the feedback routine 260 include the SCR temperature 202 , the estimated ammonia and NOx breakthrough 209 and the estimated amount of stored ammonia 211 that from the initial dosing routine 201 be provided, and a sensor signal 235 that of the second exhaust gas sensor 61 is issued.

3 zeigt graphisch ein Signal, das durch einen exemplarischen NOx-Sensor erzeugt wird, z. B. das NOx-Sensorsignal, das durch eine Ausführungsform des zweiten Abgassensors 61 erzeugt wird. Der NOx-Sensor erzeugt ein Ausgangssignal, das auf Stickstoff anspricht und somit sowohl NOx-Moleküle als auch Ammoniak (NH3) Moleküle erfasst. Als solches weist das Signal, das vom NOx-Sensor ausgegeben wird, eine Querempfindlichkeit zwischen NOx und NH3 auf. Die Grafik beinhaltet eine kombinierte Größe von NOx und NH3 302 auf der vertikalen Achse in Bezug zum gespeicherten NH3 304 auf der horizontalen Achse. Die aufgezeichneten Parameter beinhalten das NOx-Sensorsignal 312, NOx 314 und NH3 316. Ein bevorzugter Betriebspunkt 305, der einen Motorbetrieb beinhaltet, der einen niedrigen NOx-Zustand in Kombination mit einem niedrigen NH3-Zustand erreicht. Wenn das NH3 316 ansteigt, nimmt das NOx-Sensorsignal 312 zu, wie durch die Zeilen rechts vom bevorzugten Betriebspunkt 305 angegeben ist. Wenn das NOx 314 ansteigt, nimmt das NOx-Sensorsignal 312 zu, wie durch die Zeilen links vom bevorzugten Betriebspunkt 305 angegeben ist. 3 graphically shows a signal generated by an exemplary NOx sensor, e.g. For example, the NOx sensor signal generated by an embodiment of the second exhaust gas sensor 61 is produced. The NOx sensor generates an output signal that responds to nitrogen, detecting both NOx molecules and ammonia (NH3) molecules. As such, the signal output from the NOx sensor has a cross sensitivity between NOx and NH3. The graph includes a combined size of NOx and NH3 302 on the vertical axis with respect to the stored NH3 304 on the horizontal axis. The recorded parameters include the NOx sensor signal 312 , NOx 314 and NH3 316 , A preferred operating point 305 , which includes an engine operation that achieves a low NOx state in combination with a low NH3 state. If the NH3 316 increases, the NOx sensor signal decreases 312 to, as by the lines to the right of the preferred operating point 305 is specified. If the NOx 314 increases, the NOx sensor signal decreases 312 to, as by the lines to the left of the preferred operating point 305 is specified.

Unter erneuter Bezugnahme auf 2 ermöglicht die Addition der zeitvariablen Dosierungsstörung 222 auf die anfängliche Reduktionsmitteldosierungsrate 214 die Unterscheidung zwischen dem ansteigenden NH3-Schlupf und dem zunehmenden NOx-Durchbruch basierend auf dem NOx-Sensorsignal 235. Als solches hat eine Abnahme der anfänglichen Reduktionsmitteldosierungsrate 214 eine entsprechende Auswirkung auf das Signal, das vom NOx-Sensorsignal 235 ausgegeben wird und das sich auf eine Erhöhung der NOx-Emissionen bezieht, d. h. auf den NOx-Durchbruch. Im Gegensatz dazu hat einen Anstieg der anfänglichen Reduktionsmitteldosierungsrate 214 eine entsprechende Auswirkung auf das Signal, das vom NOx-Sensorsignal 235 ausgegeben wird und das sich auf einen Anstieg des NH3-Schlupfs bezieht. Referring again to 2 allows the addition of the time-varying dosing error 222 to the initial reductant dosage rate 214 the distinction between the increasing NH3 slip and the increasing NOx breakthrough based on the NOx sensor signal 235 , As such, there has been a decrease in the initial reductant dosing rate 214 a corresponding effect on the signal from the NOx sensor signal 235 which is related to an increase in NOx emissions, ie NOx breakthrough. In contrast, there has been an increase in the initial reductant dosing rate 214 a corresponding effect on the signal from the NOx sensor signal 235 and that refers to an increase in NH3 slip.

Die Korrelationsroutine 240 bestimmt eine statistische Korrelation zwischen dem Sensorsignal 235 und jeder der geschätzten Menge des gespeicherten Ammoniaks 211, des geschätzten NOx-Durchbruchs 209 und der SCR-Temperatur 202, vorzugsweise in einer Zeitspanne, welche die gleiche wie die Dosierungsstörungsperiode ist. Die statistische Korrelation zwischen dem Sensorsignal 235 und jeder der geschätzten Menge des gespeicherten Ammoniaks 211, des geschätzten NOx-Durchbruchs 209 und der SCR-Temperatur 202 liegt vorzugsweise in Form einer zeitsynchronisierten Korrelation der vorgenannten Terme unter Berücksichtigung des Verhältnisses zwischen dem NOx-Sensorsignal NH3 und dem NOx, das unter Bezugnahme auf 3 beschrieben ist. Die Korrelationsroutine 240 erzeugt einen Korrekturterm 245, der auf einer der vorgenannten Korrelationen oder einer Kombination davon basiert. Der Korrekturterm 245 wird aus der Korrelation und dem SCR-out-NOx-Sensorsignal bestimmt. Als Beispiel kann der Korrekturterm aus der Multiplikation zwischen der Korrelation und der sinusförmigen Wellenamplitude bestimmt werden, die aus dem SCR-out-NOx-Sensorsignal mit der gleichen Frequenz wie die Dosierungsstörfrequenz freigegeben wird. The correlation routine 240 determines a statistical correlation between the sensor signal 235 and each of the estimated amount of stored ammonia 211 , the estimated NOx breakthrough 209 and the SCR temperature 202 , preferably in a period of time which is the same as the dosage disturbance period. The statistical correlation between the sensor signal 235 and each of the estimated amount of stored ammonia 211 , the estimated NOx breakthrough 209 and the SCR temperature 202 is preferably in the form of a time-synchronized correlation of the aforementioned terms taking into account the relationship between the NOx sensor signal NH3 and the NOx, with reference to 3 is described. The correlation routine 240 generates a correction term 245 which is based on one of the aforementioned correlations or a combination thereof. The correction term 245 is determined from the correlation and the SCR out NOx sensor signal. As an example, the correction term may be determined from the multiplication between the correlation and the sinusoidal wave amplitude released from the SCR out NOx sensor signal at the same frequency as the dosing disturbance frequency.

Der Korrekturterm 245 wird an die Steuerungsroutine 250 ausgegeben, die eine geeignete Proportional-Integral-(PI)-Steuerroutine oder eine geeignete Proportional-Integral-Derivat-(PID)-Steuerroutine beinhaltet, die den darauf befindlichen Reduktionsmitteldosierungskorrekturterm 255 erzeugt. Das Ziel ist es, den Korrekturterm 245 auf einem gewünschten Niveau zu steuern. PI- und PID-Steuerroutinen sind dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt und werden hierin nicht näher beschrieben. Die anfängliche Reduktionsmitteldosierungsrate 214, die zeitvariable Dosierungsstörung 222 und der Reduktionsmitteldosierungskorrekturterm 255 werden additiv kombiniert, um die endgültige Reduktionsmitteldosierungsrate 225 zum Steuern des Reduktionsmittelabgabesystems 60 einschließlich der Reduktionsmitteleinspritzdüse 62 zu bestimmen. The correction term 245 goes to the control routine 250 which includes a suitable proportional-integral (PI) control routine or a suitable proportional-integral-derivative (PID) control routine which determines the reductant dosing correction term thereon 255 generated. The goal is to use the correction term 245 to control at a desired level. PI and PID control routines are known to those skilled in the art and will not be described further herein. The initial reductant dosing rate 214 , the time-varying dosing disorder 222 and the reductant dosing correction term 255 are additively combined to give the final reductant dosage rate 225 for controlling the reductant delivery system 60 including the reducing agent injection nozzle 62 to determine.

Die hierin beschriebenen Konzepte beinhalten ein Verfahren zum Unterscheiden von NO x oder NH3 aus einem NOx-Sensorsignal durch kontinuierliches Stören einer NH3-Dosierungsrate mit einer gegebenen frequenten Sinuswelle und Korrelieren des SCR-out-NOx-Sensorsignals mit einer geschätzten SCR-out-NOx-, NH3-Speicherung oder -Temperatur in einer Zeitspanne, die mit der Dosierungsstörungsperiode übereinstimmt. Aus den Korrelationen kann ein Korrekturterm und aus dem SCR-out-NOx-Sensorsignal kann ein extrahiertes Signal ermittelt werden. Eine Routine mit geschlossener Schleife wird dann verwendet, um den Korrekturterm auf einem gewünschten Niveau unter Verwendung einer PID-Steuerung zum Erzeugen des Reduktionsmitteldosierungskorrekturterms zu steuern. Das Verfahren ist für die Dosiersteuerung mit geschlossener Schleife zu verwenden, um den SCR-NH3-Speicher genau zu steuern, um die SCR-NOx-Reduktionseffizienz-Variation zu reduzieren, die durch die SCR-Hardware und die Betriebszustandsvariabilität verursacht wird und den NH3-Verbrauch minimiert. Das Verfahren kann auch verwendet werden, um die SCR-Effektivität zu reduzieren und fehlerhaftes Auslösen zu überwachen. The concepts described herein include a method of distinguishing NO x or NH 3 from a NOx sensor signal by continuously disturbing an NH 3 metering rate with a given sine wave frequency and correlating the SCR out NOx sensor signal with an estimated SCR out NOx. , NH3 storage or temperature in a time period consistent with the dosing disturbance period. A correction term can be determined from the correlations, and an extracted signal can be determined from the SCR-out NOx sensor signal. A closed loop routine is then used to control the correction term at a desired level using PID control to generate the reductant dosing correction term. The method should be used for the closed-loop dosing control to precisely control the SCR-NH3 storage to reduce the SCR NOx reduction efficiency variation caused by the SCR hardware and operating state variability and the NH3 Consumption minimized. The method can also be used to reduce SCR efficiency and monitor erroneous tripping.

Wie hierin beschrieben, kann das von dem nach dem SCR angeordneten NOx-Sensor ausgegebene Signal als erhöhten NOx-Emissionen oder erhöhten NH3-Emissionen zugeordnet identifiziert werden, wenn es der kontinuierlichen Störung der NH3-Dosierungsrate unterworfen wird, die mit den geschätzten SCR-out-NOx-Emissionen korreliert ist. Die unter Bezugnahme auf 2 beschriebene Reduktionseinspritzsteueroutine 200 mit geschlossener Schleife kann vorteilhafterweise verwendet werden, um die NOx-Reduktionsvariation zu reduzieren, während der NH3-Verbrauch und der Durchbruch in einer Ausführungsform des Nachbehandlungssystems 50, das unter Bezugnahme auf 1 beschrieben ist, unter Verwendung einer derartigen Korrelation minimiert wird. As described herein, the signal output by the NOx sensor arranged after the SCR may be identified as being associated with increased NOx emissions or increased NH3 emissions when subjected to the continuous disturbance of the NH3 metering rate associated with the estimated SCR-out NOx emissions is correlated. The referring to 2 described reduction injection control routine 200 closed loop may be advantageously used to reduce the NOx reduction variation, while the NH3 consumption and breakthrough in one embodiment of the aftertreatment system 50 , referring to 1 is minimized using such a correlation.

Das Flussdiagramm und die Blockdiagramme in den Flussdiagrammen veranschaulichen die Architektur, die Funktionalität und den Betrieb möglicher Implementierungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. In dieser Hinsicht kann jeder Block in den Flussdiagrammen oder Blockdiagrammen ein Modul, ein Segment oder einen Abschnitt eines Codes darstellen, der zum Implementieren der spezifizierten logischen Funktion(en) einen oder mehrere ausführbare Befehle umfasst. Es wird auch darauf hingewiesen, dass jeder Block der Blockdiagramme und/oder Flussdiagrammdarstellungen und Kombinationen von Blöcken in den Blockdiagrammen und/oder Flussdiagrammdarstellungen durch Spezialzweck-Hardware-basierte Systeme, die die spezifizierten Funktionen oder Vorgänge durchführen, oder Kombinationen von Spezialzweck-Hardware und Computerbefehlen implementiert werden können. Diese Computerprogrammanweisungen können auch in einem computerlesbaren Medium gespeichert sein, das einen Computer oder eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung steuern kann, um in einer bestimmten Art und Weise zu funktionieren, sodass die in dem computerlesbaren Medium gespeicherten Befehle einen Herstellungsartikel erzeugen, einschließlich Anweisungsmitteln, die die Funktion/Vorgang, der in dem Flussdiagramm und/oder Blockdiagrammblock oder Blöcken angegeben ist, implementieren. The flowchart and block diagrams in the flowcharts illustrate the architecture, functionality, and operation of possible implementations of systems, methods, and computer program products according to various embodiments of the present disclosure. In this regard, each block in the flowcharts or block diagrams may represent a module, segment or portion of code that includes one or more executable instructions for implementing the specified logical function (s). It is also to be understood that each block of block diagrams and / or flowchart illustrations and combinations of blocks in the block diagrams and / or flowchart illustrations are provided by specialized hardware based systems that perform the specified functions or operations or combinations of special purpose hardware and computer instructions can be implemented. These computer program instructions may also be stored in a computer readable medium that may control a computer or other programmable data processing device to function in a particular manner such that the instructions stored in the computer readable medium produce an article of manufacture, including instruction means, having the function / Process indicated in the flowchart and / or block diagram block or blocks.

Während die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren die vorliegenden Lehren unterstützen und beschreiben, wird der Umfang der vorliegenden Lehren jedoch einzig und allein durch die Ansprüche definiert. Während ein paar der besten Ausführungsformen und anderen Arten zur Ausführung der vorliegenden Lehren ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Umsetzung der vorliegenden Lehren, die in den beigefügten Ansprüchen definiert sind. However, while the detailed description and drawings or figures are supportive and descriptive of the present teachings, the scope of the present teachings is defined solely by the claims. While a few of the best modes and other modes for carrying out the present teachings have been described in detail, there are several alternative constructions and embodiments for implementing the present teachings defined in the appended claims.

Claims (10)

Verfahren zur Steuerung der Reduktionsmitteleinspritzung in ein Abgasnachbehandlungssystem für einen Verbrennungsmotor, worin das Abgasnachbehandlungssystem eine selektive katalytische Reduktionsvorrichtung (SCR), einen NOx-Sensor, der angeordnet ist, um den Abgaszulauf stromabwärts bezüglich des SCR zu überwachen, und ein Reduktionsmittel-Einspritzsystem beinhaltet, das angeordnet ist, um Reduktionsmittel in den Abgaszulauf stromaufwärts relativ zum SCR einzuspritzen, das Verfahren umfassend: das Überwachen des Motorbetriebs; das Bestimmen einer anfänglichen Reduktionsmitteldosierungsrate als Reaktion auf den Motorbetrieb; das Induzieren einer Dosierungsstörung in der anfänglichen Reduktionsmitteldosierungsrate; das Überwachen des Abgaszulaufs über den NOx-Sensor; das Bestimmen über eine Steuerung einen Reduktionsmitteldosierungskorrekturterm basierend auf dem überwachten Abgaszulauf über den NOx-Sensor; das Bestimmen einer endgültigen Dosierungsrate zur Steuerung des Reduktionsmittel-Einspritzsystems basierend auf der anfänglichen Reduktionsmitteldosierungsrate, der Dosierungsstörung und des Reduktionsmittel-Dosierungskorrekturterms; und das Steuern des Reduktionsmittel-Einspritzsystems basierend auf der endgültigen Dosierungsrate.  A method of controlling reductant injection into an exhaust aftertreatment system for an internal combustion engine, wherein the exhaust aftertreatment system includes a selective catalytic reduction device (SCR), a NOx sensor arranged to monitor the exhaust gas feedstream downstream of the SCR, and a reductant injection system is arranged to inject reducing agent into the exhaust gas feed upstream relative to the SCR, the method comprising: monitoring engine operation; determining an initial reductant dosing rate in response to engine operation; inducing a dosage disorder in the initial reductant dosage rate; monitoring the exhaust gas feed via the NOx sensor; determining, via a controller, a reductant dosing correction term based on the monitored exhaust gas feed via the NOx sensor; determining a final dosage rate for controlling the reductant injection system based on the initial reductant dosing rate, the dosing disorder, and the reductant dosage correction term; and controlling the reductant injection system based on the final dosage rate. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Dosierungsstörung in der Reduktionsmitteldosierungsrate eine zeitvariable Dosierungsstörung in der Reduktionsmitteldosierungsrate umfasst.  The method of claim 1, wherein the dosing error in the reductant dosing rate comprises a time varying dosing error in the reductant dosing rate. Verfahren nach Anspruch 2, worin die zeitvariable Dosierungsstörung in der Reduktionsmitteldosierungsrate eine sinusförmige zeitvariable Dosierungsstörung umfasst.  The method of claim 2, wherein the time varying dosage disorder in the reducing agent dosage rate comprises a sinusoidal time varying dosage disorder. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Bestimmen über eine Steuerung einen Reduktionsmitteldosierungskorrekturterm basierend auf dem überwachten Abgaszulauf über den NOx-Sensor Folgendes umfasst: das Schätzen der NOx-Durchbruchsleistung vom SCR basierend auf den Betriebsparametern des Motor- und Abgassystems; das Korrelieren des geschätzten NOx-Durchbruchs aus dem SCR und des überwachten Abgaszulaufs über den NOx-Sensor; und das Bestimmen des redundanten Dosierungskorrekturterms basierend auf der Korrelation des vom SCR ausgegebenen geschätzten NOx-Durchbruchs und dem überwachten Abgaszulauf über den NOx-Sensor.  The method of claim 1, wherein determining, via a controller, a reductant dosing correction term based on the monitored exhaust gas feed via the NOx sensor comprises: estimating the NOx breakthrough performance of the SCR based on the operating parameters of the engine and exhaust systems; correlating the estimated NOx breakthrough from the SCR and the monitored exhaust gas feed via the NOx sensor; and determining the redundant dosing correction term based on the correlation of the estimated NOx breakthrough output by the SCR and the monitored exhaust gas feed via the NOx sensor. Verfahren nach Anspruch 4, worin der redundante Dosierungskorrekturterm eine Reduktionsmittelüberdosierung anzeigt, wenn der vom SCR ausgegebene geschätzte NOx-Durchbruch nicht mit dem überwachten Abgaszulauf über den NOx-Sensor korreliert. The method of claim 4, wherein the redundant dose correction term is a Indicates reductant overdose when the estimated NOx breakthrough output by the SCR does not correlate with the monitored exhaust gas feed via the NOx sensor. Verfahren nach Anspruch 5, worin der vom SCR ausgegebene geschätzte NOx-Durchbruch nicht mit dem überwachten Abgaszulauf über den NOx-Sensor korreliert, wenn ein vom NOx-Sensor ausgegebenes Signal nicht mit der geschätzten Größe des NOx-Durchbruchausgangs vom SCR korreliert.  The method of claim 5, wherein the estimated NOx breakthrough output by the SCR does not correlate with the monitored exhaust gas feed via the NOx sensor when a signal output from the NOx sensor does not correlate with the estimated amount of NOx breakthrough output from the SCR. Verfahren nach Anspruch 4, worin der redundante Dosierungskorrekturterm eine Reduktionsmittelunterdosierung anzeigt, wenn der vom SCR ausgegebene geschätzte NOx-Durchbruch mit dem überwachten Abgaszulauf über den NOx-Sensor korreliert.  The method of claim 4, wherein the redundant dosing correction term indicates reductant dosing when the estimated NOx breakthrough output from the SCR correlates to the monitored exhaust gas feed via the NOx sensor. Verfahren nach Anspruch 7, worin der vom SCR ausgegebene geschätzte NOx-Durchbruch mit dem überwachten Abgaszulauf über den NOx-Sensor korreliert, wenn ein vom NOx-Sensor ausgegebenes Signal mit der geschätzten Größe des NOx-Durchbruchausgangs vom SCR korreliert.  The method of claim 7, wherein the estimated NOx breakthrough output by the SCR correlates to the monitored exhaust gas feed via the NOx sensor when a signal output from the NOx sensor correlates to the estimated amount of NOx breakthrough output from the SCR. Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend das Verwenden einer Proportional-Integral-Derivat-(PID)-Steuerung, um das Reduktionsmittel-Einspritzsystem basierend auf der Enddosierungsrate zu steuern.  The method of claim 4, further comprising using a proportional integral derivative (PID) controller to control the reductant injection system based on the final dosage rate. Abgasnachbehandlungssystem und eine Steuerung, angeordnet, um einen Abgaszulauf für einen Verbrennungsmotor zu reinigen, umfassend: eine selektive katalytische Reduktionsvorrichtung (SCR), die stromabwärts relativ zu einem Oxidationskatalysator angeordnet ist; einen NOx-Sensor, der zum Überwachen des Abgaszulaufs stromabwärts relativ zum SCR angeordnet ist; ein Reduktionsmittel-Einspritzsystem zum Einspritzen von Reduktionsmittel in den Abgaszulauf stromaufwärts relativ zum SCR; und und wobei die Steuerung operativ mit dem Reduktionsmittel-Einspritzsystem verbunden ist und wobei die Steuerung in Kommunikation mit dem NOx-Sensor steht und einen Befehlssatz beinhaltet, wobei der Befehlssatz ausführbar ist zum: Überwachen des Betriebs des Verbrennungsmotors, Bestimmen einer anfänglichen Reduktionsmitteldosierrate als Reaktion auf den Motorbetrieb, Induzieren einer Dosierungsstörung in der Reduktionsmitteldosierungsrate, Überwachen des Abgaszulaufs über den NOx-Sensor, Bestimmen eines Reduktionsmitteldosierungskorrekturterms basierend auf dem überwachten Abgaszulauf über den NOx-Sensor, Bestimmen einer endgültigen Dosierungsrate zur Steuerung des Reduktionsmittel-Einspritzsystems basierend auf der anfänglichen Reduktionsmitteldosierungsrate, der Dosierungsstörung und des Reduktionsmittel-Dosierungskorrekturterms, und Steuern des Reduktionsmittel-Einspritzsystems basierend auf der endgültigen Dosierungsrate.  An exhaust after-treatment system and a controller arranged to purify an exhaust gas inlet for an internal combustion engine, comprising: a selective catalytic reduction device (SCR) disposed downstream relative to an oxidation catalyst; a NOx sensor arranged to monitor the exhaust gas inlet downstream relative to the SCR; a reductant injection system for injecting reductant into the exhaust feed upstream relative to the SCR; and and wherein the controller is operatively connected to the reductant injection system and wherein the controller is in communication with the NOx sensor and includes an instruction set, the instruction set being executable for: Monitoring the operation of the internal combustion engine, Determining an initial reductant dosing rate in response to engine operation, Inducing a dosage disturbance in the reducing agent dosage rate, Monitoring the exhaust gas inlet via the NOx sensor, Determining a reductant dosing correction term based on the monitored exhaust gas feed via the NOx sensor, Determining a final dosage rate for controlling the reductant injection system based on the initial reductant dosing rate, the dosing disorder, and the reductant dosing correction term, and Controlling the reductant injection system based on the final dosage rate.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017218480A1 (en) * 2017-10-16 2019-04-18 Robert Bosch Gmbh A method of determining NOx concentration and NH3 slip downstream of an SCR catalyst
US10958293B1 (en) * 2020-03-02 2021-03-23 GM Global Technology Operations LLC System and method for near-lossless universal data compression using correlated data sequences

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7770384B2 (en) * 2006-09-18 2010-08-10 Ford Global Technologies, Llc Ammonia vapor storage and purge system and method
US9080488B2 (en) * 2011-03-24 2015-07-14 Ford Global Technologies, Llc Method for estimating slippage of a selective catalyst reduction system
US8281578B2 (en) * 2011-03-24 2012-10-09 Ford Global Technologies, Llc Method for correcting an estimate of NH3 stored within a selective catalyst reduction system
WO2012151442A1 (en) * 2011-05-03 2012-11-08 Cummins Inc. Control techniques for an scr aftertreatment system
EP2684597A1 (en) * 2012-07-14 2014-01-15 Deutz AG Method for reducing nitrogen oxides in diesel engine exhaust
DE102013215891B4 (en) * 2012-08-15 2020-12-17 Ford Global Technologies, Llc Method and device for monitoring a reducing agent solution composition in the exhaust system of an internal combustion engine
US9429059B2 (en) * 2013-04-09 2016-08-30 Ford Global Technologies, Llc Enhanced real-time ammonia slip detection
US9388728B2 (en) * 2013-06-10 2016-07-12 Cummins Emission Solutions, Inc. Systems and methods for NOx sensor diagnostics

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